JP2020131387A - 基板研磨システム及び方法並びに基板研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨中の基板の膜厚をより正確に推定することで、基板研磨の終点を適切に検知する。
【解決手段】 第１基板研磨装置及び第２基板研磨装置は、基板の被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサを備え、基板を研磨パッドに押し付けることで前記被研磨層の研磨を行う。第１基板研磨装置は、被研磨層の下層が露呈したときの膜厚センサの出力値と、基板がないときの膜厚センサの出力値の差分を、第１オフセット値として出力する。第２基板研磨装置は、第１オフセット値の情報を記憶する記憶部と、第１オフセット値に基づき膜厚センサからの出力値を補正する出力補正部と、補正後の出力値に基づき算出された被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力する終点検知部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面を研磨処理するためのシステム及び方法並びに基板研磨装置に関する。

半導体ウエハ上に種々の材料が膜状に繰り返し形成された多層配線構造からなる半導体デバイスを形成するにあたり、いわゆるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって基板の表面を研磨するための基板研磨装置が広く用いられている。例えば、配線用の溝が形成された基板の表面に金属膜を形成し、その後にＣＭＰにより溝内に形成された金属膜のみを残して不要な膜を研磨除去することにより、金属配線が形成される。

半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加しており、製造工程における半導体デバイス表面の平坦化、被研磨層と下地層との界面の検出精度がますます重要となっている。このため、基板研磨終了のタイミングを適切に制御するべく、研磨中の基板の膜厚を正確に測定することが望ましい。

基板の膜厚を測定する膜厚測定器として、例えば渦電流センサが広く用いられているが、多層配線構造を持つ基板では、研磨される金属膜の下層に形成された配線が渦電流センサの出力信号に影響を及ぼしてしまい、膜厚の正確な測定にあたり支障となっていた。

このため、特許文献１に記載の研磨装置では、渦電流センサからの出力信号が小さいほど、ノイズや半導体ウエハのパターンによる影響が少なく、また、研磨が進むにつれて出力信号値が次第に小さくなる傾向があることから、所定値（代表値）を閾値として定め、当該代表値より大きい信号をノイズと判断してカットすることで、ノイズや下層の配線パターンによる影響を低減するようにしている。

特開２００７−２７６０３５号公報

上記特許文献に記載の研磨装置では、センサからの信号強度が小さい場合、すなわち研磨が進み被研磨層の残膜厚が小さいか殆ど無い場合において、被研磨層の下層の配線パターンによる影響を低減することが可能であると考えられる。しかしながら、一定程度の残膜厚で研磨を終了させたい場合には、下層の配線パターンによる影響を効果的に除去できるとはいえない。

また、半導体プロセスにあたっては、基板研磨を複数回行うことが通常であり、かかる場合に、以前に行った基板研磨において測定されたデータを、後の基板研磨において効果的に利用することが望ましい。

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、下層の配線パターンによる影響を効果的に低減し、基板研磨の終点をより正確に検出することが可能な基板研磨システム及び方法並びに基板研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、基板の被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサを備え、基板を研磨パッドに押し付けることで被研磨層の研磨を行う第１基板研磨装置及び第２基板研磨装置から構成される基板研磨システムであって、第１基板研磨装置は、被研磨層の下層が露呈したときの膜厚センサの出力値と、基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を、第１オフセット値として出力し、第２基板研磨装置は、第１オフセット値の情報を記憶する記憶部と、第１オフセット値に基づき膜厚センサからの出力値を補正する出力補正部と、補正後の出力値に基づき算出された被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力する終点検知部とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様は、基板の被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサを備え、基板を研磨パッドに押し付けることで被研磨層の研磨を行う第１基板研磨装置及び第２基板研磨装置により、被研磨層の研磨を順次行う基板研磨方法であって、第１基板研磨装置は、被研磨層の下層が露呈したときの膜厚センサの出力値と基板がないときの膜厚センサの出力値の差分を第１オフセット値として出力し、第２基板研磨装置は、第１オフセット値の情報を記憶部に記憶し、第１オフセット値に基づき膜厚センサからの出力値を補正し、補正後の出力値に基づき算出された被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力することを特徴とする。

本発明の一態様は、基板研磨装置であって、被研磨層を有する基板を研磨パッドに押し付けることで被研磨層の研磨を行うための研磨ヘッドと、被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサと、被研磨層に対する過去の研磨における被研磨層の下層が露呈したときの膜厚センサの出力値と基板がないときの膜厚センサの出力値の差分を示す情報を、第１オフセット値として記憶する記憶部と、第１オフセット値に基づき、膜厚センサからの出力値を補正する出力補正部と、補正後の出力値に基づく被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力する終点検知部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被研磨層の下層が露呈したときの膜厚センサの出力値と基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を第１オフセット値として出力し、当該第１オフセット値を用いてセンサ出力値を補正するようにしたから、下層の配線パターンによる影響を効果的に低減し、基板研磨の終点をより正確に検出することができる。

本発明の実施形態に係る基板研磨システムの構成を概略的に示す説明図である。 基板研磨を含む半導体プロセスの一例を示す説明図である。 基板研磨装置の構成を概略的に示す斜視図である。 研磨ヘッドの構造を示す断面図である。 渦電流センサの構成を示すブロック図である。 ウエハと研磨テーブルとの位置関係を示す平面図である。 第１研磨装置におけるセンサ出力の一例を示す説明図である。 第１研磨装置における膜厚プロファイルの一例を示す説明図である。 第２研磨装置における膜厚プロファイルの一例を示す説明図である。 第２研磨装置におけるセンサ出力の一例を示す説明図である。 第１研磨装置における基板研磨処理の手順の一例を示すフローチャートである。 第２研磨装置における基板研磨処理の手順の一例を示すフローチャートである。 研磨パッドの減耗量とセンサ出力の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る研磨システムを示したものである。図１において、第１研磨装置１Ａと第２研磨装置１Ｂは、それぞれ研磨管理サーバ２に接続され、研磨対象であるウエハ（基板）Ｗの識別情報（ロットＩＤ，ウエハ番号）や後述するセンサ出力補正に用いられるオフセット情報といった各種のデータを送受信する。図２はウエハ研磨プロセスの一例を示す説明図であり、ウエハＷの上部に形成された被研磨層５（ＴｉＮ等の金属層。図２（ａ）の斜線部）は、第１研磨装置１Ａにおいて、下層が露呈されるまで研磨される（図２（ｂ））。その後、成膜装置３にウエハＷが搬送されて、被研磨層である金属層が成膜され（図２（ｃ））、第２研磨装置１Ｂに搬送されて所望の膜厚になるように被研磨層５が研磨される（図２（ｄ））。

図３は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を概略的に示したものであり、図１の第１研磨装置１Ａ及び第２研磨装置１Ｂは同一の構成を備えている。研磨装置１０（１Ａ，１Ｂ）は、研磨面１１ａを有する研磨パッド１１が取り付けられた研磨テーブル１３と、基板の一例であるウエハＷを保持しかつ研磨テーブル１３上の研磨パッド１１に押圧しながら研磨するための研磨ヘッド（トップリング）１５と、研磨パッド１１に研磨液（例えばスラリー）を供給するための研磨液供給ノズル１４と、ウエハＷの研磨を制御する研磨制御部１２とを備えている。

研磨テーブル１３は、テーブル軸１３ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ１７に連結されており、このテーブルモータ１７により研磨テーブル１３が矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル１３の上面には研磨パッド１１が貼付されており、研磨パッド１１の上面がウエハＷを研磨する研磨面１１ａを構成している。研磨ヘッド１５は研磨ヘッドシャフト１６の下端に連結されている。研磨ヘッド１５は、真空吸引によりその下面にウエハＷを保持できるように構成されている。研磨ヘッドシャフト１６は、図示しない上下動機構により上下動するようになっている。

ウエハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド１５および研磨テーブル１３をそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル１４から研磨パッド１上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、研磨ヘッド１５は、ウエハＷを研磨パッド１１の研磨面１１ａに押し付ける。ウエハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。

図４は、研磨ヘッド１５の構造を示す断面図である。研磨ヘッド１５は、円板状のキャリヤ２０と、キャリヤ２０の下に複数の圧力室（エアバッグ）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を形成する円形の柔軟な弾性膜２１と、ウエハＷを囲むように配置され、研磨パッド１を押し付けるリテーナリング２２とを備えている。圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は弾性膜２１とキャリヤ２０の下面との間に形成されている。

弾性膜２１は、複数の環状の仕切り壁２１ａを有しており、圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４はこれら仕切り壁２１ａによって互いに仕切られている。中央の圧力室Ｄ１は円形であり、他の圧力室Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は環状である。これらの圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、同心円状に配列されている。

圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、流体ラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に接続されており、圧力調整された加圧流体（例えば加圧空気などの加圧気体）が流体ラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を通じて圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４内に供給されるようになっている。流体ラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４には真空ラインＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が接続されており、真空ラインＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４によって圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に負圧が形成されるようになっている。

圧力室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の内部圧力は、後述する処理部３２及び研磨制御部１２によって、互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、ウエハＷの対応する４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する研磨圧力を独立に調整することができる。

リテーナリング２２とキャリヤ２０との間には、環状の弾性膜２１が配置されている。この弾性膜２１の内部には環状の圧力室Ｄ５が形成されている。この圧力室Ｄ５は、流体ラインＧ５に接続されており、圧力調整された加圧流体（例えば加圧空気）が流体ラインＧ５を通じて圧力室Ｄ５内に供給されるようになっている。また、流体ラインＧ５には真空ラインＵ５が接続されており、真空ラインＵ５によって圧力室Ｄ５に負圧が形成されるようになっている。

圧力室Ｄ５内の圧力変化に伴い、弾性膜２１とともにリテーナリング２２の全体が上下方向に動くため、圧力室Ｄ５内の圧力はリテーナリング２２に加わり、リテーナリング２２は弾性膜２１とは独立して研磨パッド１１を直接押圧することができるように構成されている。ウエハＷの研磨中、リテーナリング２２はウエハＷの周囲で研磨パッド１１を押し付けながら、弾性膜２１がウエハＷを研磨パッド１１に対して押し付ける。

キャリヤ２０は、ヘッドシャフト１６の下端に固定されており、ヘッドシャフト１６は、上下動機構２５に連結されている。この上下動機構２５は、ヘッドシャフト１６および研磨ヘッド１５を上昇および下降させ、さらに研磨ヘッド１５を所定の高さに位置させるように構成されている。この研磨ヘッド位置決め機構として機能する上下動機構２５としては、サーボモータとボールねじ機構の組み合わせが使用される。

上下動機構２０は、研磨ヘッド１５を所定の高さに位置させ、この状態で、圧力室Ｄ１〜Ｄ５に加圧流体が供給される。弾性膜２１は、圧力室Ｄ１〜Ｄ４内の圧力を受けてウエハＷを研磨パッド１１に対して押し付け、リテーナリング２２は、圧力室Ｄ５内の圧力を受けて研磨パッド１１を押し付ける。この状態でウエハＷが研磨される。

図３において、研磨装置１０は、ウエハＷの膜厚を取得する膜厚センサとしての渦電流センサ３０を備えている。図５に示すとおり、渦電流センサ３０は、研磨テーブル１３の内部に配置されるセンサコイル３２と、このセンサコイル３２に接続される交流電源３４と、同期検波部３６とを備えており、研磨制御部１２に接続されている。

センサコイル３２は、複数のコイルにより構成され、交流電源３４から供給される交流電流により磁界を形成し、ウエハＷに形成された導電膜に渦電流を発生させるとともに、導電膜を流れる渦電流により発生する磁束を検出する。同期検波部３６は、ｃｏｓ同期検波回路及びｓｉｎ同期検波回路を備えており、センサコイル３２を含む電気回路のインピーダンス（抵抗成分及び誘導リアクタンス成分）を検出する。

図３において、研磨制御部１２は、膜厚推定部４０、終点検知部４２、出力補正部４４、読取部４６、メモリ４８及び通信部５０を備えている。膜厚推定部４０は、前述の渦電流センサ３０の出力（インピーダンス）から、ウエハＷの被研磨層の膜厚を算出する。ウエハＷ上の被研磨層の膜厚が減少するにつれて、渦電流センサで検出されるインピーダンスが減少することから、渦電流センサ３０で検出されるインピーダンスの変化をモニタすることで、ウエハＷの被研磨層の膜厚を算出することができる。

終点検知部４２は、メモリ４４に記憶された研磨対象物の膜厚の目標値のデータと膜厚推定部４０にて算出された膜厚の測定値とを比較して、測定値が目標値に到達したことを検出したときにウエハＷの研磨を終了するように、研磨ヘッド１５の動作を制御する。出力補正部４４は、渦電流センサ３０からの出力値（測定値）を補正するとともに、補正に必要なオフセット値を算出する。読取部４６は、ウエハＷの識別情報（ロットＩＤ、ウエハ番号）を検出する。

メモリ４８は、被研磨層の膜厚の目標値、被研磨層のインピーダンスに対する膜厚指標値の情報、研磨対象物であるウエハＷの識別情報のほか、後述するセンサ出力の補正値といったデータを記憶している。また、通信部５０は、研磨管理サーバ２（図１参照）との間で、後述するオフセット値等のデータの送受信を行う。

図６は、ウエハＷと研磨テーブル１３との位置関係を示す平面図である。渦電流センサ３０は、研磨ヘッド１５に保持された研磨中のウエハＷの中心Ｏを通過する位置に設置されており、研磨テーブル１３が１回転してウエハＷの下方を通過する間、通過軌跡（走査線）上でウエハＷの中心を含む複数の領域Ｃ１〜Ｃ５において、ウエハＷの導電膜の膜厚を検出する。これら領域Ｃ１〜Ｃ５は、基板の表面内に任意に設定することができ、本実施形態では５つの領域としているが、領域の数は適宜変更することができる。また、各領域における測定点も適宜設定することができ、例えば各領域において４つ（領域Ｃ１〜Ｃ５に対して合計２０個）の測定点を設定することができる。

渦電流センサ３０の出力信号から、ウエハＷの被研磨層の膜厚を算出することができるが、被研磨層の下層に存在する金属材料の影響を受けて渦電流センサ３０の出力にばらつきが生じ得る。特に、ウエハＷが多層配線構造を有する場合には、下層に配線（金属材料）を有することから、当該下層の配線が渦電流センサ３０の出力値に影響を及ぼし、正確な膜厚の測定を妨げてしまう。

このため、本実施例における基板処理装置では、第１研磨装置１Ａによる被研磨層の研磨（第１研磨）にて得られた渦電流センサの出力値のデータを利用して、第２研磨装置１Ｂにおける渦電流センサ３０からの出力値を補正することで、下層の配線による影響を除去するように構成されている。

図７は、第１研磨装置１Ａにおける、渦電流センサ３０の出力値の時間変化の一例を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸はセンサ出力をそれぞれ表している。なお、本実施形態では、図６の複数の検査領域Ｃ１〜Ｃ５のうち、中心Ｏを含む中央の領域Ｃ３における測定値を示しているが、他の領域における測定値を用いても良い。

図７において、時間Ｔ０にてウエハＷへの研磨が開始され、その時点での渦電流センサ３０の出力値がＶ０であるとする。その後、ウエハＷの被研磨層への研磨が進む（被研磨層の膜厚が減少する）につれて、センサの出力値が徐々に減少していき、時間Ｔ１において被研磨層が全て研磨されると、渦電流センサ３０からの出力値はＶ_clear1でほぼ一定値をとる。この出力値Ｖ_clear1は、ウエハＷの被研磨層の下層の配線の影響を受けた値となっている。

図８は、図７に対応するウエハの径方向に対するセンサ出力の分布（プロファイルグラフ）の一例を示したものである。図８において、左側のグラフは研磨初期（時間Ｔ０）におけるセンサ出力の分布を、右側のグラフは研磨終了時（被研磨層が全て研磨された状態）における分布を、それぞれ示している。図８において、Ｖ_OUT1は、ウエハＷがない場合におけるセンサ出力であり、出力補正部４４は、Ｖ_clear1からＶ_OUT1を減算することでオフセットＶ_OFFSET1を算出して、この値をウエハＷの識別情報と対応づけて、メモリ４８に記憶する。第１研磨装置１Ａの通信部５０は、このオフセットＶ_OFFSET1と対応するウエハＷの識別情報のデータを、研磨管理サーバ２に送信する。

図９は、第２研磨装置１Ｂにおける、ウエハの径方向に対するセンサ出力の分布（プロファイルグラフ）の一例を示したものである。図９において、左側のグラフは研磨初期（時間Ｔ０）におけるセンサ出力の分布を、右側のグラフは研磨終了時（被研磨層の膜厚が所定値に達した状態）における分布を、それぞれ示している。図９において、Ｖ_OUT2は、渦電流センサ３０の上にウエハＷがない場合におけるセンサ出力であり、Ｖ_clear2は、被研磨層（金属層）が存在しない場合のセンサ出力であり、例えば装置のセンサキャリブレーションや初期テスト時において予め算出され、メモリ４８に記憶されている。

第２研磨装置１Ｂの通信部５０は、研磨管理サーバ２より、ウエハＷの識別情報及び対応するオフセットＶ_OFFSET1のデータを取得し、メモリ４８に記憶している。そして、第２研磨装置１Ｂの出力補正部４４は、Ｖ_clear2からＶ_OUT2を減算することでオフセットＶ_OFFSET2を算出するとともに、第１研磨装置１Ａで得られたオフセットＶ_OFFSET1に基づき、次式によるセンサ補正値ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖ_OFFSET1・α−Ｖ_OFFSET2）

上式において、αは重み値であり、装置の初期テスト等により予めユーザ毎に定めることができる。

図１０は、第２研磨装置１Ｂにおける、渦電流センサ３０の出力値及び補正値の一例を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸はセンサ出力（及び補正値）をそれぞれ表している。なお、本実施形態では、図７のグラフと同様に、図６の複数の検査領域Ｃ１〜Ｃ５のうち、中心Ｏを含む中央の領域Ｃ３における測定値を示している。

図１０のグラフにおいて、時間Ｔ２においてウエハＷへの研磨が開始され、その時点での渦電流センサ３０の出力値（補正前）がＶ１であるとする。第２研磨装置１Ｂの出力補正部４４は、渦電流センサ３０の出力値Ｖ１に、前述したセンサ補正値ΔＶを加算したＶ１'（＝Ｖ１＋ΔＶ）を、補正後の出力値として算出する。終点検知部４２は、補正後のセンサ出力値が設定値に達した時点で、ウエハＷへの研磨を終了する。

図１０のグラフにおいて、ウエハＷの被研磨層への研磨が進む（被研磨層の膜厚が減少する）につれて、センサの出力値（及び補正値）が徐々に減少していき、時間Ｔ３においてセンサの出力値が目標値Ｖ_THに達するが、補正後の出力値は目標値Ｖ_THに達していないため、第２研磨装置１Ｂの終点検知部４２は基板研磨が終了していないと判断し、研磨制御部１２はウエハＷへの研磨を継続する。その後、時間Ｔ４において、補正後の出力値は目標値Ｖ_THに達すると、研磨制御部１２はウエハＷへの研磨を終了する。これにより、被研磨層の下層の影響による研磨終点の検知のばらつきを抑制することができる。

図１１は、第１研磨装置１Ａによる基板研磨処理の一例を示すフローチャートである。センサ出力のオフセット機能がオンされると（ステップＳ１０）、第１研磨装置１Ａの読取部４６は、研磨対象のウエハの識別情報（ロットＩＤ，ウエハ番号）の情報を読み出して、メモリ４８に記憶する（ステップＳ１１）。その後、研磨レシピを設定してウエハ研磨が開始される（ステップＳ１２）。

ウエハの研磨中は、渦電流センサ３０によりウエハＷの被研磨層のインピーダンスが測定され、膜厚推定部４０において被研磨層の膜厚を算出することで、膜厚測定が行われる（ステップＳ１３）。終点検知部４２において、被研磨層の膜厚の測定値が設定値Ｖ_Clear1に到達したかどうかを判定し（ステップＳ１４）、到達した場合にはウエハ研磨を終了する（ステップＳ１５）。一方、測定値が設定値Ｖ_Clear1に到達していない場合は、ステップＳ１３に戻り、基板研磨及び膜厚測定が行われる。

基板研磨が終了すると、センサ補正部４４は、Ｖ_Clear1にＶ_OUTの値から、オフセット値Ｖ_OFFSET1を算出するとともに（ステップＳ１６）、メモリ４８に記憶されているウエハＷの識別情報と対応づけて、通信部５０を介して研磨管理サーバ２にアップロードする（ステップＳ１７）。これにより、第１研磨において得られたウエハＷの下地層の影響に起因するオフセット値Ｖ_OFFSET1を、第２研磨において利用することが可能となる。

図１２は、第２研磨装置１Ｂによる基板研磨処理の一例を示すフローチャートである。センサ出力のオフセット機能がオンされると（ステップＳ２０）、読取部４６は、研磨対象であるウエハＷの識別情報（ロットＩＤ，ウエハ番号）の読み出しを行う（ステップＳ２１）。第２研磨装置１Ａのセンサ補正部４４は、通信部５０を介して研磨管理サーバ２にアクセスし、ウエハＷの識別情報に対応づけて記憶されているオフセット値Ｖ_OFFSET1をダウンロードして、メモリ４８に記憶する（ステップＳ２２）。

その後、第２研磨装置１Ａのセンサ補正部４４は、メモリ４８に記憶されているもう一つのオフセット値Ｖ_OFFSET2及び重み値αを読み出して、センサ補正値ΔＶを算出する（ステップＳ２４）。各パラメータの読み出しが完了し、研磨レシピが設定されると、ウエハＷへの研磨が開始される（ステップＳ２５）。

ウエハの研磨中は、渦電流センサ３０によりウエハＷの被研磨層のインピーダンスが測定され、膜厚推定部４０において被研磨層の膜厚を算出することで、膜厚測定が行われる（ステップＳ２６）。センサ補正部４４は、渦電流センサ３０の出力値に前述したセンサ補正値ΔＶを加算して、センサ出力値の補正を行う（ステップＳ２７）。そして、終点検知部４２において、補正後のセンサ出力値（下地層の影響を考慮した補正値）が設定値Ｖ_THに到達したかどうかを判定し（ステップＳ２８）、到達した場合にはウエハ研磨を終了する（ステップＳ２９）。一方、測定値が設定値Ｖ_THに到達していない場合は、ステップＳ２６に戻り、基板研磨及び膜厚測定が行われる。

上記実施形態では、渦電流センサを例にして説明したが、本発明は渦電流センサに限られることはなく、光学式センサ（ウエハへ光照射し、その反射光のスペクトルを検出することでウエハＷの被研磨層の膜厚を検出する）に対しても、同様に適用することができる。

また、第２研磨におけるセンサ出力の設定値（研磨終了する設定値）を定めるにあたり、研磨パッド１３ａの摩耗量を考慮することができる。図１３は、被研磨層の膜厚が所定値（既知の値）にあるときのセンサ出力値と、研磨パッドの減耗量との関係の一例を示したグラフである。減耗量が０（新品の研磨パッド）の場合に、センサ出力がＶαであり、その後研磨パッドが減耗するにつれて（すなわち、渦電流センサ３０とウエハＷとの距離が小さくなるにつれて）、センサ出力が大きくなり、減耗量がＸ１のときにセンサ出力がＶβとなっている。

図１３のグラフに基づき、センサ値と研磨パッド減耗量との関係を例えば直線近似してメモリ４８に記憶しておき、実際の研磨時にパッドの厚さ（減耗量）を測定してセンサ出力の閾値Ｖ_THを算出する。これにより、研磨パッドの減耗量を考慮した上でウエハＷの膜厚測定を行うことができ、研磨終了をより正確に検出することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１Ａ、１Ｂ、１０ 基板研磨装置
２ 研磨管理サーバ
５ 被研磨層
１１ 研磨パッド
１２ 研磨制御部
１５ 研磨ヘッド
３０ 渦電流センサ
３２ センサコイル
４０ 膜厚推定部
４２ 終点検知部
４４ 出力補正部
４６ 読取部
４８ メモリ
５０ 通信部
Ｗ ウエハ

Claims (8)

1. 基板の被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサを備え、前記基板を研磨パッドに押し付けることで前記被研磨層の研磨を行う第１基板研磨装置及び第２基板研磨装置から構成される基板研磨システムであって、
   前記第１基板研磨装置は、前記被研磨層の下層が露呈したときの前記膜厚センサの出力値と、前記基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を、第１オフセット値として出力し、
   前記第２基板研磨装置は、
   前記第１オフセット値の情報を記憶する記憶部と、
   前記第１オフセット値に基づき前記膜厚センサからの出力値を補正する出力補正部と、
   補正後の前記出力値に基づき算出された前記被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力する終点検知部とを備えたことを特徴とする、基板研磨システム。
2. 前記第２基板研磨装置は、前記被研磨層の下層が露呈したときの前記膜厚センサの出力値と、前記基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を、第２オフセット値として前記記憶部に記憶し、
   前記出力補正部は、前記第１オフセット値及び前記第２オフセット値に基づき、前記膜厚センサからの出力値を補正することを特徴とする、請求項１記載の基板研磨システム。
3. 前記第２基板研磨装置は、次式により算出された補正値を、前記膜厚センサからの出力値に加算することで、前記膜厚センサからの出力値を補正することを特徴とする、請求項２記載の基板研磨システム。
   ΔＶ＝（Ｖ_OFFSET1・α−Ｖ_OFFSET2）
   ここで、Ｖ_OFFSET1は前記第１オフセット値、Ｖ_OFFSET2は前記第２オフセット値、αは重み値である。
4. 前記第２基板研磨装置は、前記研磨パッドの減耗量に基づき前記目標値を補正することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか記載の基板研磨システム。
5. 前記基板の識別情報と前記第１オフセット値を対応付けて記憶する研磨管理サーバをさらに備え、
   前記第１基板研磨装置は、前記第１オフセット値を前記基板の識別情報と対応付けて前記研磨管理サーバに送信し、
   前記第２基板研磨装置は、研磨対象である前記基板の識別情報を取得する読取部を備え、前記研磨管理サーバより前記識別情報に対応する前記第１オフセット値を取得することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか記載の基板研磨システム。
6. 前記膜厚センサは渦電流センサであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか記載の基板研磨システム。
7. 基板の被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサを備え、前記基板を研磨パッドに押し付けることで前記被研磨層の研磨を行う第１基板研磨装置及び第２基板研磨装置により、前記被研磨層の研磨を順次行う基板研磨方法であって、
   前記第１基板研磨装置は、前記被研磨層の下層が露呈したときの前記膜厚センサの出力値と、前記基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を、第１オフセット値として出力し、
   前記第２基板研磨装置は、
   前記第１オフセット値の情報を記憶部に記憶し、
   前記第１オフセット値に基づき前記膜厚センサからの出力値を補正し、
   補正後の前記出力値に基づき算出された前記被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力することを特徴とする、基板研磨方法。
8. 被研磨層を有する基板を研磨パッドに押し付けることで前記被研磨層の研磨を行うための研磨ヘッドと、
   前記被研磨層の膜厚を測定するための膜厚センサと、
   前記被研磨層に対する過去の研磨における、前記被研磨層の下層が露呈したときの前記膜厚センサの出力値と、前記基板がないときの前記膜厚センサの出力値の差分を示す情報を、第１オフセット値として記憶する記憶部と、
   前記第１オフセット値に基づき、前記膜厚センサからの出力値を補正する出力補正部と、
   補正後の出力値に基づく前記被研磨層の膜厚の測定値が目標値に達したときに、基板研磨の終点を指示する制御信号を出力する終点検知部とを備えたことを特徴とする基板研磨装置。